Blockchain For Dummies（IBM Limited Edition）筆記1
Blockchain For Dummies（IBM Limited Edition）筆記
該系列內容主要介紹用於商業的區塊鏈，有人說區塊鏈之於貿易，猶如因特網之於信息。在商業領域區塊鏈可以用於交易任何事物，並在交易中建立互信、提高效率。毫不誇張的說，區塊鏈可以改變世界運作的方式。
如果你曾經買過房子，在買房子過程中你需要簽署一大堆文件，需要在銀行、政府部門、房產中介等機構之間走完繁瑣的流程。
區塊鏈具備簡化這些復雜流程的潛力，之所以需要各種復雜流程，是因為處理事務的雙方或多方需要建立一個互信的基礎，而建立互信需要依賴於某些權威部門的證明。然而區塊鏈技術可以在成員之間建立互信，而不必依賴於第三方。
區塊鏈基礎
區塊鏈是一個共享的分布式賬本，可以在一個商業網絡中促進事務記錄、追蹤資產。這裏資產可以是任何有形的、無形的資產，可以是房子、車子等有形資產，也可以是專利、權限等。在一個區塊鏈網絡中，任何的虛擬數值都可以被追蹤、被交易。
區塊鏈的起源
通過探究區塊鏈的產生背景，可以對區塊鏈有一個更加深入的理解。區塊鏈產生於這樣的背景下，人們需要一種高效的、低成本的、可靠的、安全的系統來處理、記錄金融相關事務。
當前交易系統的弊端
人類歷史中，信用工具的使用極大的促進了價值交換，比如金幣、紙幣、銀行系統等工具可以在交易雙發建立相互互信（這種互信依賴於鑄幣的權威）。許多重要的發明，包括手機、信用卡、網絡等，使得交易更加的高效、便捷。
然而，當前的交易方式中存在許多的瓶頸，限制的交易的進行，比如：
- 現金只適用於局部的、小數額的交易，比如買個煎餅果子。現在買個煎餅果子用支付寶就可以了，也用不到紙幣了。
- 交易到結算的時間可能會很長
- 重復的工作、第三方或者中介的存在更加較低了交易的效率
- 欺詐攻擊等增加了交易的潛在成本，比如中央銀行收到攻擊，可能交易的雙方都面臨風險
- 信用卡的使用，存在很多隱藏的成本，交易費，審核周期等等問題
- 很多人沒有銀行賬戶，這需要很多其他渠道用於交易。
目前全球交易的體量越來越大，呈現指數型增長，這會導致交易系統更加復雜，漏洞更加明顯。電商、物聯網等事物的發展，會極大的增大交易體量。
為了應對貿易體量增長所帶來的問題，人們需要一個更加高效、便捷、安全的支付網絡來提供不依賴於特定機構的、無需交易費用的方式來建立互信。
比特幣的誕生
比特幣的初衷是用來解決貿易中的諸多問題，是中本聰（化名）提出的一種數字加密貨幣。不像傳統的貨幣依賴於中央銀行，比特幣是去中心化的貨幣，沒有一個機構或個人可以控制它。比特幣是通過“挖礦”來產生的，比特幣的產生依賴於節點的工作量證明。在P2P分布式網絡中，每個節點的主機都進行計算來解決某個復雜的問題，計算的過程中的運算次數可作為節點的工作量證明。
比特幣存在以下優點：
- 成本低： 不需要中介
- 有效： 交易信息記錄一次，並且被廣播到網內的其他節點上
- 安全： 分布式的賬本作為一種交易證明，每一個交易都不能被改變，只能等被保存和傳播，交易對於每個節點都是可見的。
比特幣與區塊鏈
比特幣是基於區塊鏈技術而產生的，也是區塊鏈技術應用的第一場景。區塊鏈技術作為一個共享的賬本記錄了交易數據，這個共享賬本實際上可以記錄任何數據。舉個例子，可以用區塊鏈技術記錄物流信息，貨物從出廠到銷售的整個過程都可以被記錄，而且被用戶可見。
傳統交易網絡的革命
在傳統交易方式中，交易網絡的中成員在各自獨立的賬本中保存交易數據、資產追蹤等。由於交易的各方都只認可自己的賬本，這就需要第三方中介，來建立交易雙方的互信，這會額外增加交易成本。除此之外，還會延緩交易的進度。第三方的如果出現問題，可能導致交易的各方都要承擔風向。
在應用區塊鏈的交易網絡中，交易的各方共享的相同的交易賬本，這時交易數據、資產狀況等都是透明的。交易的各方在同一個賬本的基礎上建立互信，無需第三方參與。由於區塊鏈的數據不能被修改，各個節點天然的具備互信的基礎。再使用智能合約，來定制交易時遵循的規則，交易各方都遵循相同的規則，可以極大的簡化交易的流程。
一個區塊鏈網絡具備如下的幾個特性：
- 共識： 區塊鏈上的每一筆交易都會廣播到各個節點，並接受各個節點的校驗。
- 追溯： 每一筆資產都可以從追溯其從產生到當前的每一筆交易過程
- 不可變： 每一筆交易一旦被確認，就不可更改
- 最終性：賬本提供一個唯一的當前狀態的，即區塊鏈末端，資產在區塊鏈末端的狀態就是其當前的歸屬
探索區塊鏈應用
以汽車行業為例描述區塊鏈的應用，汽車從生產到銷售存在如下幾個角色，制造商、銷售商、租車平臺、租車人、買車人等。
制造商、各個銷售商、各個租車平臺可以構建一個區塊鏈網絡，每個節點都共享所有的車輛數據賬本，其中記錄了汽車從生產到當前的所有交易數據。
區塊鏈可以按照如下的方式運作：
- 政府相關部門負責新車在區塊鏈上的註冊、及車輛的交易信息
- 制造商制造新車，通過只能合約產生車輛編號
- 銷售商可以看到新的庫存信息，可以控制汽車的所有者從制造商到購車人
- 租車平臺可以看到銷售商的庫存，汽車的所有者可以從銷售商轉移到租車平臺
- 租車人員可以看到租車的庫存，並租車。
應用區塊鏈技術的優點
節省時間
由於交易的各方共享同樣的數據，交易的時間極大縮短，以前買車可能是用戶、供應商、制造商、銀行等多方查詢信息，現在各方都保存相同的數據，手續簡化了，時間減少了。- 節省成本
- 監督的環節不需要了，因為大家共同維護區塊鏈，任何交易都會被大家驗證，不需要專門的監督環節
- 中介不需要了
- 不需要重復性的工作了
安全性
區塊鏈可以抵禦攻擊，對於存下權限的區塊鏈網絡來說，只有特定節點有權限修改區塊鏈產生新的區塊，這樣安全級別會更好。
不是所有的區塊鏈都是用於商業的，有的區塊鏈是有權限，有的是無權限的。對於商用的區塊鏈來說，權限的區塊鏈網絡更加合適。有權限的區塊鏈網絡提供了以下特性：
- 增強的隱私性，通過用戶ID和權限，可以限定用戶所能訪問的信息
- 更容易監控，共享的賬單作為信用體系的唯一來源，實現了監控授權交易的可能性。
- 運行效率更高，純數字資產使得交易中所有權的轉移更加快捷
區塊鏈中建立互信
區塊鏈可以增加商業網絡中的互信，不是說你能信任你的交易對象，而是說在區塊鏈網絡中你不必關心信任問題。
區塊鏈極大地提高了成員之間的信任，這時因為區塊鏈上的每一筆交易都是建立在上一筆交易的基礎上的，任何可能發生的腐敗都是透明的，每個節點都可以看到。這種自我監督的機制就減少了對政府部門的依賴，不需要第三方來監督交易程序了。
在需要第三方監督的地方，區塊鏈降低了監管系統的負擔，使審計師和監管機構更容易審查相關交易細節並核實合規。
區塊鏈基於以下五個特性來建立節點間的互信：
- 分布式&可擴展，分布式賬本是共享的，並且隨著每一筆交易的發生更新，有選擇的節點間近乎實時地復制。這個賬本不是屬於某一個特定的節點或組織，不依賴於單一的實體。
- 安全&隱私&不可更改：通過在區塊鏈中設置權限及加密等方式，確保參與者的特定權限，以此保證安全性。可以通過加密或者是數據庫技術對賬本的可見性進行設置，以實現隱私保護。在條件達成一致後，參與者不能篡改交易記錄，只有在新的事務中才能逆轉錯誤。
- 透明的&可審計的，區塊鏈網絡的參與者共享相同的記錄，因此每個參與者都可以校驗交易的發生，而不需要第三方的參與。交易事件是基於時間戳的，可以近乎實時地校驗交易的有效性。
- 共識，所有節點都必須統一交易的有效性，這是通過共識算法實現的。每個區塊鏈都可以建立交易建立或資產交換的條件。
- 靈活性，商業上的規則和智能合約可以加入到平臺中，區塊鏈商業網絡可以實現端到端的商業流程和廣泛的應用。
區塊鏈是如何工作的
為什麽叫做"區塊鏈"
之所以叫這個名字，是因為它以塊的形式記錄交易數據，這些塊組成一個鏈的結構。隨著交易數量的增加，區塊鏈也不斷產生新的區塊，區塊鏈越來越長。區塊記錄和確認交易事件的時間和順序，這些都會被記錄進區塊鏈中，區塊鏈使用分布式網絡結構，通過特定的規則來記錄區塊數據。
每個區塊都包含一個哈希值、一批時間標記的交易還有上一個區塊的哈希值。之前產生的區塊通過哈希值連接在一起，區塊之間的連接是不可更改的，不能在已經存在的兩個區塊間插入新的區塊。每產生一個新的區塊都會加強之前所有區塊的穩定性，這樣的機制使得區塊鏈避免被修改。
區塊鏈記錄交易數據並不是用來代替數據庫技術、通信技術、交易流程等等，區塊鏈是用來驗證交易的有效性的。雖然區塊鏈本質上是用於記錄事務的數據庫，但它的好處遠遠超出了傳統數據庫。
如何構建商業化的區塊鏈
比特幣這樣的區塊鏈網絡是任何參與者都公開的，這適用於構建數字貨幣，但是不適合於商業網絡。用於商業網絡的區塊鏈應該是有權限的、確保隱私的網絡，每個參與者都必須使用分配的ID。
為了更加深入的理解商業化區塊鏈網絡如何運作，你需要理解以下四個概念
Shared Ledger
共享分布式賬本記錄所有的交易事務，該賬本只可以新增而不可更改已有記錄。共享賬本中，交易只被記錄一次，不必重復記錄。
- 記錄區塊鏈網絡中的所有事務，共享賬本是一個記錄系統，是唯一的信任來源；
- 在所有網絡節點中共享，每個節點都有著賬本的完整拷貝
- 具有權限的，網絡參與者只能看到對應權限的數據。
Permissions
區塊鏈可以是有權限的，也可以是無權限的。比特幣是典型的無權限網絡，任何的節點都對所有數據可見。在一個有權限的區塊鏈網絡中，每個參與者都有一個唯一的ID，實現響應的策略來有限制的訪問網絡。有了約束網絡參與的能力，組織可以更容易地遵守數據保護法規。通過權限控制，在控制被追加到區塊鏈的數據的一致性方面也更有效。
通過限制訪問交易數據細節，更多的交易數據可以存放在區塊鏈上，網絡構建者可以指定哪些數據對用戶可見。
比如說A公司與B公司達成一筆交易，只有A、B兩個公司可以看到交易細節，而C公司只看到A、B發生了一筆交易，但是交易細節是看不到的。
Consensus
區塊鏈網絡中節點的信任是基於共識機制的
- Proof of Stake(權益證明)，為了驗證交易的有效性，驗證者必須超過一定的比例。權益證明可以具備一部分抵禦異常攻擊的能力。
- Muti-signature: 驗證者中的大多數必須同意交易的有效性
Practical Byzantine Fault Tolerance（實際拜占庭容錯）,用於解決計算節點(網絡參與者)之間的糾紛的一種算法，當一個節點在一組節點中生成不同於其他節點的輸出時需要用到該算法。
在商業化的網絡中是不需要使用工作量證明的，盡管對於比特幣這樣的區塊鏈網絡工作量證明是必不可少的。工作量證明在公有鏈中是有用的，工作量證明是基於計算節點算力的，這時一種昂貴的共識機制。在商業化網絡中，其參與者都是有權限的已知節點，不需要使用挖礦這樣的方式。
Smart contracts
智能合約是一系列規則，用來規範區塊鏈中交易方式。智能合約存儲在區塊鏈中，當交易發生時自動激活。聰明的合同可能有許多形式，可以部分或完全自我執行，自我執行，或者兩者兼有。智能合約的目的是提供優於傳統合同法的安全保障，同時降低與傳統合同相關的成本和延遲。
Identitying Participancts and Their Roles
- Blockchain User， 該角色(通常是業務用戶)具有加入區塊鏈網絡並與其他網絡參與者進行事務的權限。區塊鏈技術在後臺運行，所以區塊鏈用戶沒有意識到。在任何一個業務網絡上都有多個用戶。
- Regulator， 具有特殊權限的區塊鏈用戶，用於監視網絡內發生的事務。監管機構可能被禁止進行交易。
- Blockchain developer， 開發區塊鏈平臺的程序員。
- Blockchain network operator，具有定義、創建、管理和監視區塊鏈網絡的特殊權限和權限的個人。區塊鏈網絡上的每個業務都有一個區塊鏈網絡運營商
- Traditional processing platforms，現有的計算機系統，可能被區塊鏈用於增強處理。這個系統可能還需要將請求初始化到區塊鏈中。
- Traditional data sources，現有的數據系統可以提供數據來影響智能合同的行為，並幫助定義傳統應用程序/數據和區塊鏈之間的通信和數據傳輸方式——通過API調用、thru MQ風格的雲消息傳遞，或者兩者都有。
- Certificate authority，頒發和管理運行區塊鏈所需的不同類型證書的個體。例如，可能需要向區塊鏈用戶或單個事務發出證書。
區塊鏈對商業的推動作用
在當前的全球貿易中，貿易摩擦五花八門，並且與日俱增。區塊鏈技術可能具備較少貿易摩擦的作用。
各種貿易阻礙
這裏的貿易阻礙指的是任何阻礙交易順利進行的因素，比如信息不對等、關稅等等。
信息阻礙
- 信息不對等，消息的雙方不能基於相同的信息進行交易。
- 信息缺失，由於各種各樣的原因，有的消息時無法訪問的。
- 信息風險，信息可能存在的風險，比如黑客可以入侵造成的信息泄露
中介阻礙
當交易數額巨大或者是物理因素無法直接交易的時候，需要第三方參與，這時會造成交易成本上升。
創新停滯
- 制度惰性:內部官僚主義和遺留系統以及人類對變革的自然抵抗會阻礙公司的反應。
- 限制性法規:雖然可能需要法規來控制行業行為，但它們有引入成本和延遲的副作用。
- 無形的威脅:新技術使新的具有競爭力的商業模式成為可能，這是組織無法計劃的威脅。對許多人來說，這種不斷增長的不確定性將破壞企業的持續成功。小公司和靈活的大公司都將嘗試新的方法，雖然很多會失敗，但有些會重新定義整個行業。
區塊鏈減少貿易阻礙
信息方面
業務決策所需的信息的不確定性通常是業務的障礙。區塊鏈有幾個減少信息摩擦的屬性，包括以下屬性：
- 共享的賬本，區塊鏈將商業模式從信息被單個個體享有轉換為所有節點共享信息。參與者可以驗證事務並驗證身份和所有權，而不需要第三方中介。所有相關信息都可以根據其角色和訪問特權與他人共享。
- 受限的權限，商業的區塊鏈可以設計為只允許成員的加入的模式，這樣每個成員都是已知的，通過唯一的ID限制其訪問權限。參與者可以進行交易，確信與他們打交道的人就是她聲稱的那個人。
- 加密手段，通過在區塊鏈網絡上引入合理的加密手段可以很好的保護用戶的隱私。
- 共識機制
中介阻礙
區塊鏈具備天然的去中介性質
- 共享的賬本可以使得資產的所有權可以追溯並確認，無需第三方卻確認對方資產
- 基於狀態的通訊，如今銀行通過安全消息架構(如SWIFT)進行通信，以完成任務，每個銀行都在本地維護其任務狀態。通過區塊鏈，銀行可以發送表示區塊鏈上任務的共享狀態的消息，每個消息將任務移動到生命周期中的下一個狀態。
- P2P分布式交易，區塊鏈中各個節點之間可以直接相互轉移資產
- 共識機制，通過共識機制來確保交易的有效性，不需要第三方來驗證
- 智能合約
創新阻礙
- 較低復雜性成本，隨著組織發展越來越大，其事務處理流程更加復雜。區塊鏈可以降低這種復雜性，重新定義組織
- 較低延遲和成本，自動化不能通過監管完全消除治理，但它可以降低成本並減少監管過程固有的延遲。
- 擴大機會:區塊鏈通過提供技術使企業能夠開發新的競爭性商業模式，對企業來說既有利也有弊。一些企業將會倒閉，而另一些將重新定義整個行業。
Blockchain For Dummies（IBM Limited Edition）筆記1